Акустическое устройство для определения упругих характеристик твердых материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N29/00 

ных волн в одном эксперименте, что снижает точность определения контролируемых характеристик.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому ре- зультату является устройство для определения упругих характеристик материалов, содержащее камеру высокого напряжения, два оппозитно размещенных в камере поршня, две взаимодействующие с ними нако- вальни и установленные на внешних поверхностях наковален соосно с камерой излучатели и приемники продольных и поперечных ультразвуковых волн.

В известном устройство излучатели и приемники продольных и поперечных волн установлены соосно и изолированы друг от друга парами прокладок в каждой наковальне, одна из которых металлическая, а другая - из эластичного материала. Такое исполнение устройства позволяет определить пара- метры продольных и поперечных волн в одном эксперименте.

Однако в известном устройстве режим излучения и приема продольных волн осуществляется с невысокой точностью ввиду того, что продольные колебания должны излучаться и приниматься через два пьезопре- образователя поперечных волн и несколько плоскостей контакта между прокладками, которые частично отражают и поглощают их, приводя к уменьшению амплитуды принимаемых сигналов и, следовательно, к понижению точности измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерений путем уменьшения искаже- ний принятого сигнала в момент его вступления.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено зву ко про водом, выполненным в виде стакана и установленным на внешней поверхности одной из наковален соосно с камерой, излучатель продольных ультразвуковых волн размещен на внешней торцовой поверхности звукопро- вода, а излучатель поперечных ультразвуке- вых волн установлен внутри звукопровода на поверхности наковальни.

На чертеже схематически представлено предлагаемое устройство.

Устройство состоит из камеры 1 высоко- го квазигидростатического давления, двух оппозитно размещенных в камере поршней 2, двух взаимодействующих с ними наковален 3, двух колец-держателей 4, стягивающих наковальни с закрепленными в одной из них ультразвуковым преобразователем- излучателем 5 поперечных волн, взаимодействующим с наковальней, и преобразователем-излучателем 6 продольных волн, взаимодействующим с металлическим звукопроводом 7, который, в свою очередь, своим кольцеобразным торцом взаимодействует с наковальней так, что преобразователь-излучатель 5 поперечных волн с изолирующей от звукопровода эластичной твердой прокладкой 8 находится во внутренней полости звукопровода 7. С другой наковальней взаимодействует преобразователь-приемник 9 поперечных волн.

Кроме того, устройство содержит дополнительное стальное кольцо-поддержку 10, охватывающее камеру 1, два демпфера 11, взаимодействующие с преобразователями 9 и 6 поперечных и продольных волн, гайки 12, при электроизоляционных кольца 13, охватывающие ультразвуковые преобразователи 5, б и 9, два дополнительных кольца 14, свинцовую оболочку 15, в которую помещается образец 16, токовводы ультразвуковых преобразователей-излучателей 5 и 6 и токовывод 18 ультразвукового преобразователя-приемника 9 поперечных волн,а также два индикатора 19 часового типа для определения усилий сжатия в процессе испытаний образца 16 твердого вещества.

Акустическое устройство работает следующим образом.

В процессе испытаний поперечные и продольные ультразвуковые волны, излучаемые соответственно преобразователями 5 и 6 таким образом, что начала их запуска в реальном масштабе времени отличаются друг от друга на 1 мс и более, проходят через образец 16 и принимаются преобразователем-приемником 9. Ввиду того, что разница между их вступлениями составляет 1 мс и более, а время полного затухания каждого сигнала в отдельности меньше 1 мс, не происходит их наложения и, следовательно, искажения. Излученная преобразователем 6 продольная волна попадает в наковальню и идет далее, проходя лишь через одну плоскость контакта, а именно звукопровода и наковальни, в то время, как в известном она проходит через три плоскости, находящиеся между прокладками и преобразователем поперечных волн. Каждая плоскость на пути ультразвуковой волны частично ее отражает и поглощает, что ослабляет мощность и амплитуду принимаемой волны. Кроме того, ультразвуковые преобразователи-приемники поперечных волн достаточно хорошо принимают продольные волны, что обеспечивает надежный прием преобразователем 9 этих волн. ,

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность проводимых измерений ультразвуковых продольных волн в образцах твердых материалов и сэкономить средства за счет уменьшения числа ультразвуковых преобразователей. Формула изобретения Акустическое устройство для определения упругих характеристик твердых материалов, содержащее камеру высокого давления, два оппозитно размещенных в камере поршня, две взаимодействующие с ними наковальни и установленные на внешних поверхностях наковален соосно с камерой излучатели и приемники продольных и поперечных ультразвуковых волн, о т л и ч а0

ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет уменьшения искажений принятого сигнала в момент его вступления, оно снабжено звукопроводом, выполненным в виде стакана и установленным на внешней поверхности одной из наковален соосно с камерой, излучатель продольных ультразвуковых волн размещен на внешней торцовой поверхности звуко- провода, а излучатель поперечных ультразвуковых волн установлен внутри звукопровода на поверхности наковальни.

J- 3 2 7 8 ff /2

-v L т -

б is 5 /3 (Г

/ZZ7